对于材料装卸车辆的滑动控制 技术领域 本发明涉及具有滑动控制的材料装卸车辆， 特别是， 涉及估计是否在被驱动车轮 处出现不可接受的滑动的材料装卸车辆。
背景技术 包括供电设备的叉式自动装卸车是已知的， 该供电设备包含操作员的隔间、 电池 盒和电动机隔间。电池盒中的电池向位于电动机隔间中并与 “被驱动车轮” 连接的牵引电 动机供给电力。如果被驱动车轮在卡车的操作期间 “滑动” ， 那么驱动效率降低并且出现被 驱动车轮的过度磨损。
发明内容
根据本发明的第一方面， 提供一种车辆， 该车辆包括 ： 主体 ； 与主体耦合的多个车 轮； 与主体相关联并与车轮中的至少一个耦合用于驱动一个车轮的牵引电动机 ； 与牵引电 动机耦合并向牵引电动机产生电动机驱动信号的控制装置 ； 用于产生表示被驱动车轮的速 度的速度信号的第一传感器 ； 和用于感测主体的加速度并产生车辆加速度信号的另一传感 器。控制装置从第一传感器速度信号确定被驱动车轮的测得的速度， 通过使用车辆加速度信号计算车辆的速度并且比较被驱动车轮的测得的速度与车辆的计算的速度以确定车轮 滑动状态。
控制装置可通过基于被驱动车轮的测得的速度和车辆的计算的速度的比较估计 是否在被驱动车轮处出现不可接受的滑动来确定车轮滑动状态。
控制装置可在一个或更多个预定义周期中的每一个期间对车辆加速度信号进行 采样以确定新的加速度信号值， 并且通过将新的加速度信号值乘以周期来计算每个预定义 周期的车辆线速度变化。
控制装置可将车辆的初始线速度定义为等于被驱动车轮的当前测得的速度， 将第 一车辆线速度变化添加到初始线速度以得到第一更新的车辆线速度， 并然后将每个随后的 线速度变化添加到先前更新的车辆线速度以得到新更新的车辆线速度。
当由牵引电动机向被驱动车轮施加正转矩时， 控制装置可确定被驱动车轮的测得 的线速度减去车辆的计算的线速度是否大于预定义值， 并且如果是， 那么断定被驱动车轮 滑动是不可接受的。
当由牵引电动机向被驱动车轮施加负转矩时， 控制装置可确定车辆的计算的线速 度减去被驱动车轮的测得的线速度是否大于预定义值， 并且如果是， 那么断定被驱动车轮 滑动是不可接受的。
预定义值可等于 1 英里 / 小时。
根据本发明的第二方面， 提供一种车辆， 该车辆包括 ： 主体 ； 与主体耦合的多个车 轮； 与主体相关并与车轮中的至少一个耦合用于驱动一个车轮的牵引电动机 ； 与牵引电动 机耦合并向牵引电动机产生电动机驱动信号的控制装置 ； 用于产生表示被驱动车轮的速度的速度信号的第一传感器 ； 和用于感测主体的加速度并产生车辆加速度信号的另一传感 器。 控制装置在满足一个或更多个车辆条件时设定定时器预先确定的周期并且在预先确定 的周期期间从第一传感器速度信号确定被驱动车轮的测得的速度， 通过使用车辆加速度信 号计算车辆的速度并且比较被驱动车轮的测得的速度与车辆的计算的速度以确定车轮滑 动状态。
控制装置可通过基于被驱动车轮的测得的速度和车辆的计算的速度的比较估计 是否在被驱动车轮处出现不可接受的滑动来确定车轮滑动状态。
控制装置可在预先确定的周期期间在一个或更多个预定义的周期中的每一个期 间对车辆加速度信号进行采样以确定新的加速度信号值， 并且通过将新的加速度信号值乘 以周期来计算每个预定义周期的车辆线速度变化。
控制装置可在预先确定的周期的开始将车辆的初始线速度定义为等于被驱动车 轮的当前测得的速度， 将第一车辆线速度变化添加到初始线速度以得到第一更新的车辆线 速度， 并然后将每个随后的线速度变化添加到先前更新的车辆线速度以得到新更新的车辆 线速度。
一个或更多个车辆条件可包括由牵引电动机向被驱动车轮施加的转矩的大小小 于预定义值。预定义转矩值可等于 5Nm。车轮中的一个可包含可操纵轮。一个或更多个车 辆条件还可包括可操纵轮的操纵角度小于预先确定的值。 预先确定的可操纵轮角度值可以 为 20 度。 附图说明
图 1 是根据本发明构建的车辆的透视图， 其中主体的一部分被去除 ； 图 2 是图 1 所示的车辆的侧视图 ； 图 3 是图 1 所示的卡车的主体中的操作员的隔间的透视图 ； 图 4 是图 1 所示的车辆的控制装置形成部分的框图 ； 图 5 示出与沿叉子第一方向正加速的车辆对应的示例性数据曲线 ； 图 6 示出与沿叉子第一方向操作并被制动的车辆对应的示例性数据曲线 ； 图 7 示出由图 1 所示的车辆执行的步骤 ； 图 8 是根据本发明的第二实施例构建的控制装置的框图 ； 以及 图 9 示出另外的示例性数据曲线。具体实施方式
图 1 ～ 3 表示包括供电设备或主体 15 的乘驾式叉式自动装卸车或车辆 10， 其包 含操作员的隔间 20、 电池盒 30 和电动机隔间 40。参见图 2， 电池盒 30 中的电池 35 向位于 电动机隔间 40 中并与位于主体 15 的左后角的可操纵 / 转向轮 50( 这里也称为 “被驱动车 轮” ) 连接的牵引电动机 42 供给电力。附装到牵引电动机 42 上的是用于向牵引电动机 42 的驱动轴施加制动转矩以实现电动机 42 和被驱动车轮 50 的制动的行车或摩擦制动器 44。
制动器 44 可包括可变制动力电力制动器， 该可变制动力电力制动器包含用于推 动非磁力制动器支撑板 ( 未示出 ) 和相关的制动块 ( 未示出 ) 抵靠在转子 ( 未示出 ) 上的 两组弹簧。 可以向三个等级的制动力提供制松开制动器， 并且， 通过电磁元件控制制动力的等级。通过行车制动器 44 施加的制动转矩量可包含恒定的第一转矩量、 比第一转矩量大的 恒定的第二转矩量或比第一或第二转矩量大的恒定的第三转矩量。在美国专利第 5057728 号中描述了类似类型的摩擦制动器， 在此加入其全部内容作为参考。这里还加入美国专利 第 5509509 号的全部内容作为参考。参见图 2 和图 4， 用于感测牵引电动机 42 的转速和方 向的滚柱轴承编码器 42A( 这里也称为 “第一传感器” ) 被加入电动机 42 中。由编码器 42A 产生的速度信号表示被驱动车轮 50 的转速。 脚轮 55 被安装在供电设备 15 的右后角上。 一 对外伸支架 60 支撑卡车 10 的前端。
安装到装卸车 10 的主体 15 的前面的桅杆组件 70 支撑护顶架 75。在与桅杆组件 70 耦合的叉架机构 85 上承载一对叉子 80。 参见美国专利第 5586620 号和第 5995001 号， 桅 杆组件 70 可包含可相对于静止桅杆焊件移动的一个或更多个桅杆焊件， 在此加入这些专 利的全部内容作为参考。一个或更多个液压提升油缸 ( 未示出 ) 由控制手柄 110 操作以相 对于静止桅杆焊件提升可移动的桅杆焊件和叉架机构 85。参见图 4， 压力传感器 94( 这里 也被称为 “第二传感器” ) 与一个或更多个液压提升油缸耦合用于感测油缸内的流体压力。 压力传感器 94 产生表示叉子 80 上的负载质量的信号。除了允许叉子 80 向桅杆组件 70 的 前方延伸的到达机构 92 以外， 叉架机构 85 可包含允许叉子 80 相对于桅杆组件 70 从一侧 移动到另一侧的侧移机构 ( 未示出 ) 和包含位于叉子 80 和叉架 85 之间以允许叉子 80 相 对于水平线倾斜的液压缸 200 的倾斜机构。 参见图 3， 在操作员的隔间 20 中安装用于控制卡车 10 的操纵的操纵舵柄 100 和用 于控制卡车 10 的正向和反向以及行进速度、 以及叉子高度、 叉子长度和叉子倾斜和侧移的 控制手柄 110。
如图所示， 位于操作员的隔间 20 内的还可以是被附装到供电设备 15 的右侧 122 的座椅组件 120。座椅组件 120 包含靠背 125、 座位 130 和架子 135。座椅组件 120 可垂直 调整以使操作员感觉舒服。可以在座椅组件 120 上支撑用于随其移动的扶手 140。
参见图 3， 在操作员的隔间 20 的地板上， 有两个脚踏板 150 和 155。左侧踏板 150 操作电开关 150A 以控制卡车 10 的制动， 而右侧踏板 155 操作表示操作员的脚踩在其上面 的开关 155A。位于操作员的隔间内的还有三个附加的踏板 ： 与踏板 150 对应并与开关 160A 耦合的踏板 160 ； 与踏板 155 对应并与开关 165A 耦合的踏板 165 ； 和作为与开关 170A 耦合 的附加制动器踏板的踏板 170。
为了使卡车 10 移动， 操作员的一个脚必须踩压踏板 150 或踏板 160 ； 否则， 卡车的 制动器被完全应用。 如果卡车 10 停止， 那么为了使卡车 10 移动， 操作员还必须踩压踏板 155 或踏板 165。如果卡车 10 正在移动， 那么从踏板 155 或踏板 165 挪开脚将导致卡车 10 滑 行。由踏板 155 和 165 控制的开关 155A 和 165A 被称为 “存在 (presence)” 或 “缩减 (cut back)” 开关。踏板 170 是辅助制动器开关。每当操作员踩压踏板 170， 就立即应用卡车 10 的制动器。
操作员的控制台 180 向操作员提供关于电池电压的状态的信息， 并且可提供包含 关于叉子高度和叉子 80 上的负载的质量的指示的附加信息。
卡车 10 包含两种制动模式。在一般称为 “反向制动” 的第一模式中， 沿与卡车 10 的当前行进方向相反的方向的控制手柄 110 的移动被识别为反向制动请求， 并通过牵引电 动机 42 的作用导致制动。在反向制动期间， 虽然电动机 42 仍沿卡车移动的方向转动， 但向
牵引电动机 42 施加趋于沿与卡车 10 的移动方向相反的方向驱动电动机 42 的电力。在卡 车 10 减速到零速度之前， 电动机 42 用作动态制动器。最终， 卡车 10 停下来并开始沿相反 的方向移动， 此时， 反向制动作用停止。应当注意， 这里定义的反向制动可利用再生制动的 原理。在一般称为行车制动的第二模式中， 操作员从踏板 150 或踏板 160 挪开他 / 她的脚， 或者踩压踏板 170。 响应行车制动器请求， 在行车制动器 44 和牵引电动机 42 之间分配制动 力， 其中， 牵引电动机 42 的利用被最大化以减少行车制动器 44 的磨损。
图 4 的框图表示位于包含电动机控制器 210 和车辆控制器 220 的主体 15 内的控 制装置 200。电动机控制器 210 与牵引电动机 42 和第一传感器 42A 耦合。车辆控制器 220 与电动机控制器 210、 摩擦制动器 44、 第二传感器 94、 控制手柄 110 以及开关 150A、 155A、 160A、 165A 和 170A 耦合。
如上所述， 操作员可通过控制手柄 110 控制卡车 10 的正向和反向以及行进速度。 以上还表明， 操作员可通过控制手柄 110 产生反向制动命令。
当操作员期望命令卡车 10 沿正向即叉子第一方向移动时， 操作员沿正向即远离 操作员的方向按压控制手柄 110， 其中， 控制手柄 110 的移动量与要向被驱动车轮 50 施加以 增加卡车沿叉子第一方向的速度的正转矩量对应。如果操作员期望命令卡车 10 沿反向即 沿供电设备第一方向移动， 那么操作员沿反向即朝向操作员拉动控制手柄 110， 其中， 控制 手柄 110 的移动量与要向被驱动车轮 50 施加以增加卡车沿供电设备第一方向的速度 ( 大 小 ) 的负转矩量对应。基于控制手柄 110 的移动的量和方向， 控制手柄 110 向车辆控制器 220 产生方向和大小信号。 如果卡车 10 沿正向或叉子第一方向移动并且操作员期望通过反向制动操作即通 过牵引电动机 42 的作用实现制动， 那么控制手柄 110 朝向操作员沿反向移动， 其中， 控制手 柄 110 的移动量与要向被驱动车轮 50 施加以制动卡车 10 的负转矩量对应。如果卡车 10 沿反向或供电设备第一方向移动并且操作员期望通过反向制动操作即通过牵引电动机 42 的作用实现制动， 那么控制手柄 110 沿远离操作员的正方向移动， 其中， 控制手柄 110 的移 动量与要向被驱动车轮 50 施加以制动卡车 10 的期望的正转矩对应。并且， 基于控制手柄 110 的移动的量和方向， 控制手柄 110 向车辆控制器 220 产生方向和大小信号。
如果卡车 10 正在移动并且操作员松开踏板 150( 如果正在使用踏板 160， 那么为踏 板 160) 或者操作员踩压制动器踏板 170， 那么通过相应的开关 150A、 开关 160A 或开关 170A 向车辆控制器 20 产生制动信号。如上所述， 车辆控制器 220 使牵引电动机 42 的利用最大 化以实现动态制动从而使行车制动器 44 的利用最小化。参见美国专利第 6236927 号， 在此 加入其全部内容作为参考。
基于来自控制手柄 110、 开关 150A、 155A、 160A、 165A 和 170A、 第二传感器 94 的信 号和来自电动机控制器 210 的速度信号， 车辆控制器 220 向电动机控制器 210 产生期望的 牵引控制信号。响应从车辆控制器 220 接收牵引控制信号， 电动机控制器 210 向牵引电动 机 42 产生与要向被驱动车轮 50 施加的期望的正或负转矩对应的电动机驱动信号。向被驱 动车轮 50 施加的正转矩意图在于沿叉子第一方向对卡车 10 作用力， 以沿叉子第一方向增 加卡车 10 的速度或者当沿供电设备第一方向移动时制动卡车 10。 向被驱动车轮 50 施加的 负转矩意图在于沿供电设备第一方向对卡车 10 作用力以沿供电设备第一方向增加卡车 10 的速度或者当沿叉子第一方向移动时制动卡车 10。
在示出的实施例中， 由车辆控制器 220 产生的期望的牵引控制信号包含与要由牵 引电动机 42 向被驱动车轮 50 施加的正或负的期望的转矩对应的期望的转矩控制信号。可 以设想， 由车辆控制器 220 产生的期望的牵引控制信号可包含期望的速度控制信号， 其命 令电动机控制器 210 向牵引电动机 210 产生电动机驱动信号以便以期望的速度驱动被驱动 车轮 50。
如上所述， 当操作员期望命令卡车 10 沿正向即叉子第一方向移动时， 操作员沿正 向推动控制手柄 110 期望的量。并且， 操作员必须已踩压踏板 155 或踏板 165 从而指示操 作员正处于操作员的隔间 20 中， 或者踩压踏板 150 或 160 以使行车制动失效。作为响应， 车辆控制器 220 向电动机控制器 210 产生适当的牵引控制信号以向被驱动车轮产生期望的 正转矩。以上还表明， 当操作员期望命令卡车 10 沿反向即沿供电设备第一方向移动时， 操 作员沿反向拉动控制手柄 110 期望的量。并且， 操作员必须已踩压踏板 155 或踏板 165 从 而表示操作员正处于操作员的隔间 20 中并且踩压踏板 150 或 160 以使制动失效。作为响 应， 车辆控制器 220 向电动机控制器 210 产生与对于被驱动车轮 50 的期望的负转矩对应的 适当的牵引控制信号。
如果卡车 10 沿正向或反向移动并且操作员期望通过反向制动操作即通过牵引电 动机 42 的作用实现制动， 那么控制手柄 110 沿与车辆行进方向相反的方向移动与要向被驱 动车轮 50 施加的期望的制动转矩对应的量以制动卡车 10。 作为响应， 车辆控制器 220 向电 动机控制器 210 产生与为了实现反向制动所施加的期望的制动转矩对应的适当的牵引控 制信号。 如果卡车 10 正在移动并且操作员松开踏板 150 或踏板 160 或者操作员踩压制动 器踏板 170， 那么通过开关 150A、 开关 160A 和开关 170A 中的相应的一个向车辆控制器 220 产生相应的行车制动信号。作为响应， 车辆控制器 220 确定制动卡车 10 所需要的总制动转 矩， 从总制动转矩减去牵引电动机 42 的最大制动转矩容量以确定要由行车制动器 44 施加 的制动转矩的最小量。要由行车制动器 44 施加的制动转矩选自上述的第一、 第二和第三转 矩量中的一个， 其中， 选择的转矩量大于等于当从制动卡车 10 所需要的总制动转矩减去牵 引电动机 42 的最大制动转矩容量时确定的行车制动器制动转矩量。 车辆控制器 220 然后向 行车制动器 44 产生指示行车制动器 44 施加选择的机械制动转矩等级的适当的控制信号， 以进一步向电动机控制器 210 产生适当的牵引控制信号从而通过牵引电动机 42 产生牵引 电动机制动转矩， 该牵引电动机制动转矩等于制动卡车 10 所需要的总制动转矩减去行车 制动器 44 的选择的制动转矩。
可能在被驱动车轮 50 和支承面即地板之间出现滑动或相对运动。 “百分比 (slip) 滑动” 可被定义为被驱动车轮 50 的圆周速度 SPER 与卡车的速度 ( 地速 )SG 之间的差值与卡 车的速度 ( 地速 )SG 的比率。
％ Slip ＝ (SPER-SG)/SG
可以认为， 硬表面上的轮胎的最大牵引力通常达到约 15％～ 20％滑动。
根据本发明， 车辆控制器 220 计算被驱动车轮 50 的实际线加速度， 参见图 7 中的 步骤 310， 计算整个卡车 10 的理论线加速度， 参见图 7 中的步骤 320， 将被驱动车轮 50 的计 算的加速度与卡车 10 的计算的加速度相比较， 参见图 7 中的步骤 330。 基于该比较， 确定是 否在被驱动车轮 50 和支承面之间出现不可接受的滑动。增加被驱动车轮 50 的速度的沿叉
子第一方向的被驱动车轮 50 的加速度被视为正加速度 ； 增加被驱动车轮 50 的速度的沿供 电设备第一方向的被驱动车轮 50 的加速度被视为负加速度 ； 当卡车 10 沿叉子第一方向移 动时降低被驱动车轮 50 的速度的被驱动车轮 50 的加速度被视为负加速度 ； 以及当卡车 10 沿供电设备第一方向移动时降低被驱动车轮 50 的速度的被驱动车轮 50 的加速度被视为正 加速度。增加卡车 10 的速度的沿叉子第一方向的卡车 10 的加速度被视为正加速度 ； 增加 卡车 10 的速度的沿供电设备第一方向的卡车 10 的加速度被视为负加速度 ； 当卡车 10 沿叉 子第一方向移动时降低卡车 10 的速度的卡车 10 的加速度被视为负加速度 ； 以及当卡车 10 沿供电设备第一方向移动时降低卡车 10 的速度的卡车 10 的加速度被视为正加速度。
由于在示出的实施例中估计或计算整个卡车的加速度， 因此不需要用于测量整个 卡车速度即地速或整个卡车加速度的单独的传感器， 这提供节省成本的益处。
通过使用由编码器 42A 产生的速度信号的随时间的变化即 ΔV/Δt 计算被驱动车 轮 50 的加速度， 参见图 7 中的步骤 302 和 310。在图 5 和图 6 中示出示例性的速度信号 SS。 在示出的实施例中， 由编码器 42A 向电动机控制器 210 产生速度信号， 该电动机控制器 210 又向车辆控制器 220 产生相应的速度信号。可以设想， 可以直接由编码器 42A 向车辆控制 器 220 提供速度信号。
在示出的实施例中， 车辆控制器 220 每预定义周期或 “片刻时间 (tick)” 对速度信 号采样。这些采样被级联到车辆控制器 220 中的存储器中， 直到全部预先确定的数量的采 样被存储在存储器中。 因此， 对于全部预先确定的数量的这些采样， 在存储器中存储代表预 定义周期间隔中的被驱动车轮速度的采样。如果预先确定的数量的存储单元满了， 那么最 早的采样被新的速度信号采样代替。 通过使用常规的直线回归方程从存储在存储器中的采 样来计算所计算的被驱动车轮的加速度， 以建立存储在存储器中的被驱动车轮速度的采样 对于时间绘制出的最小二乘方拟合。因此， 实现被驱动车轮速度对于时间的线性拟合。通 过计算由直线回归产生的线的斜率即 ΔV/Δt 来计算包括正或负加速度的被驱动车轮加 速度。在图 5 和图 6 中示出被驱动车轮加速度的示例性的曲线 PWA。
从以下的信息计算卡车 10 的加速度 ： 由牵引电动机 42 向被驱动车轮 50 施加的转 矩、 卡车 10 的质量、 叉子 80 上的任何负载的质量、 卡车滚动阻力和由摩擦制动器 44 施加的 制动转矩， 参见图 7 中的步骤 304 和 320。如上所述， 由车辆控制器 220 产生的牵引控制信 号可限定要由牵引电动机 42 向被驱动车轮 50 施加的期望的转矩。当估计卡车 10 的加速 度时， 车辆控制器 220 可使用限定期望的转矩的牵引控制信号。根据本发明的另一实施例， 电动机控制器 210 可估计由牵引电动机 42 向被驱动车轮 50 施加的转矩， 并且向车辆控制 器 220 产生相应的估计的转矩信号。当计算卡车 10 的加速度时， 车辆控制器 220 可使用来 自电动机控制器 210 的估计的转矩信号以确定由牵引电动机 42 施加的转矩。还可以设想， 可通过传感器 ( 未示出 ) 测量由牵引电动机 42 施加的转矩， 其中， 当计算卡车 10 的加速度 时可由传感器向车辆控制器 220 提供与测得的转矩对应的信号， 以供车辆控制器 220 使用。
卡车 10 的质量是存储在车辆控制器 220 中的存储器中的固定值。车辆滚动阻力 与空气阻力、 轮胎变形以及轴承和齿轮阻力对应。 在示出的实施例中， 车辆滚动阻力被车辆 控制器 220 计算为等于叉子负载质量和卡车 10 的质量的和的 2％。车辆控制器 220 可从由 压力传感器 94 产生的信号读出的读数确定叉子 80 上的任何负载的质量。车辆控制器 220 获知由行车制动器 44 向牵引电动机驱动轴并由此向被驱动车轮 50 施加的转矩量， 其中， 施加的转矩等于零转矩 ( 行车制动不被命令 ) 或第一、 第二和第三恒定行车制动转矩量 ( 当 行车制动被命令时 ) 中的一个。
如上所述， 从以下的信息计算整个卡车 10 的加速度 ： 由牵引电动机 42 向被驱动 车轮 50 施加的转矩、 卡车 10 的质量、 叉子 80 上的任何负载的质量、 卡车滚动阻力和由摩擦 制动器 44 施加的制动转矩， 参见图 7 中的步骤 304 和 320。具体而言， 车辆控制器 220 基 于由牵引电动机 42 向被驱动车轮 50 施加的正 ( 沿叉子第一方向施加力 ) 或负 ( 沿供电设 备第一方向施加力 ) 的转矩、 卡车滚动阻力 ( 当卡车 10 沿叉子第一方向移动时为负， 并且 当卡车 10 沿供电设备第一方向移动时为正 ) 和由摩擦制动器 44 施加的制动转矩 ( 当卡车 10 沿供电设备第一方向移动时为正， 并且当卡车 10 沿叉子第一方向移动时为负 ) 确定作用 于卡车 10 上的合力， 包括合力是正还是负， 参见图 7 中的步骤 304 和 320。在示出的实施 例中， 车辆控制器 220 确定每预定义周期的合力。合力的值被级联到车辆控制器 220 中的 存储器中， 直到预先确定的数量的值被存储在存储器中。如果预先确定的数量的存储单元 满了， 那么最早的合力值被新的合力值代替。每预定义周期， 车辆控制器 220 根据存储在存 储器中的预先确定的数量的值确定平均合力， 将平均合力除以卡车质量和叉子负载质量的 和， 并且确定整个卡车 10 的计算的加速度， 包括卡车加速度是为正或为负 ： 加速度＝力 / 质量。
计算的卡车 10 的加速度可能由于滑动与被驱动车轮 50 的计算的加速度不同。在 图 5 和图 6 中表示计算的卡车加速度的示例性曲线 PTA。
在使用第一滑动估计过程时， 车辆控制器 220 不计算百分比滑动值。作为替代， 车 辆控制器 220 使用如下设置的值 (1) 和 (2)， 以比较计算的被驱动车轮加速度和计算的整 个卡车加速度， 以确定是否在被驱动车轮 50 处出现不可接受的滑动。具体而言， 如果满足 以下的条件 I 和 II， 那么车辆控制器 220 确定在被驱动车轮 50 处存在不可接受的滑动 ： 条 件 I) 被驱动车轮 50 的计算的加速度大小 ( 即， 绝对值 ) 大于值 (1) 或 (2) 中的任一个 ； 并 且， 条件 II) 基于计算结果， 被驱动车轮 50 和卡车 10 均被正加速或者被驱动车轮 50 和卡 车 10 均被负加速。如果被驱动车轮具有计算的正加速度而卡车具有计算的负加速度或者 被驱动车轮具有计算的负加速度而卡车具有计算的正加速度， 那么不满足条件 II。从以下 计算值 (1) 和 (2) ：
(( 卡车的估计的加速度大小 )×A)+B ＝值 (1)
( 卡车的估计加速度大小 )+C ＝值 (2)
这里， A、 B 和 C 是常数。
在图 5 和图 6 所示的例子中， A ＝ 1.25， B ＝ 1 并且 C ＝ 2。常数 A、 B 和 C 可被定 义， 使得当被驱动车轮 50 的计算的加速度大小大于值 (1) 或值 (2) 中的至少一个时， 百分 比滑动是不可接受的， 即， 大于约 20％滑动。
如果不满足条件 I 或条件 II 中的任一个或者不满足条件 I 和条件 II 两者， 那么 车辆控制器确定滑动是可接受的或者没有出现滑动。
在图 5 和图 6 中， 提供以下的示例性数据曲线 ： 由编码器 42A 产生的速度信号 SS 的 曲线 ； 计算的被驱动车轮加速度的曲线 PWA ； 计算的卡车加速度的曲线 PTA ； 和牵引电动机转 矩的曲线 TTM。在图 5 中给出的数据曲线与沿叉子第一方向被正加速 ( 被施加正转矩 ) 以 增加其速度的卡车 10 对应。在图 6 中给出的数据曲线与沿叉子第一方向被驱动并通过反
向制动操作被制动 ( 被施加负转矩 ) 的卡车 10 对应。
在图 5 和图 6 中还提供滑动 - 时间曲线 PSC。当滑动等于 1 时， 被驱动车轮 50 的计 算的加速度大小大于值 (1) 或值 (2) 中的至少一个并且满足以上给出的条件 II。由此， 被 驱动车轮 50 处的滑动被假定为不可接受。如果车辆控制器 220 确定滑动是不可接受的， 那 么它减小对于电动机控制器 210 的期望的牵引控制信号的值， 以减小由牵引电动机 42 向被 驱动车轮 50 施加的转矩 ( 大小 )。在图 5 和图 6 中， 转矩 ( 大小 ) 在点 300 处开始减小。
在示出的实施例中， 车辆控制器 220 以预定义速度减小期望的牵引控制信号的大 小， 直到一个被驱动车轮 50 的计算的加速度的大小不再增加， 参见图 5 中的点 310A。具体 而言， 每个预定义周期通过将前一牵引控制信号值乘以 0.9 来减小牵引控制信号大小。牵 引控制信号以这种方式减小， 直到一个被驱动车轮 50 的计算的加速度的大小不再增加。在 车辆控制器 220 确定被驱动车轮 50 的计算的加速度的大小不再增加之后， 车辆控制器 220 使期望的牵引控制信号保持处于恒定值。该恒定值被保持， 直到确定滑动是可接受的。
如上所述， 车辆控制器 220 假定， 如果不满足条件 I、 不满足条件 II 或不满足条件 I 和 II 两者， 则滑动是可接受的或者没有出现滑动。如果车辆控制器 220 确定没有在被驱 动车轮 50 处出现不可接受的滑动即滑动是可接受的或没有出现滑动， 那么车辆控制器 220 增加期望的牵引控制信号的大小， 参见图 5 和图 6 中的点 320A， 在这些点处， 由牵引电动机 42 产生的转矩的大小开始增加。在示出的实施例中， 对于所有预先确定的数量的时间间隔 的每预定义周期， 转矩在正加速期间的大小增加 0.5Nm。在预先确定的数量的时间间隔之 后， 转矩的大小以正常的速度增加。并且， 在示出的实施例中， 对于所有预先确定的数量的 时间间隔的每预定义周期， 转矩在制动期间的大小增加 0.5Nm。 在预先确定的数量的时间间 隔之后， 转矩的大小以正常的速度增加。
虽然本发明在示出的实施例中被描述为乘驾式叉式自动装卸车或车辆的形成部 分， 但是， 可以设想， 本发明可被加入包含用于驱动车辆的车轮的牵引电动机和产生表示被 驱动车轮的速度的信号的速度传感器的任何车辆中。 例如， 根据本发明， 任何材料装卸车辆 可包含牵引电动机、 用于产生表示被驱动车轮的速度的速度信号的速度传感器和用于通过 使用速度信号随时间的变化来计算被驱动车轮的加速度并通过使用由车辆的质量和牵引 电动机施加的转矩来计算车辆的加速度的控制装置。 控制装置可进一步基于车轮的计算的 加速度和车辆的计算的加速度的比较估计是否在被驱动车轮处出现不可接受的滑动。 可还 设想， 本发明可被加入诸如坐驾平衡叉式自动装卸车的材料装卸车辆中， 其中， 通过能够被 踩压以激活制动的踏板来控制制动， 通过加速器踏板激活增加车辆速度的车辆加速度， 并 且， 通过机罩面板上的摇杆或拨动开关或转向柱上的杆形件控制反向制动。
还可设想， 根据本发明构建的车辆可包含两个或更多个牵引电动机。 例如， 车辆可 包含用于驱动第一车轮的第一牵引电动机、 用于产生表示第一被驱动车轮的速度的第一速 度信号的第一速度传感器、 用于驱动第二车轮的第二牵引电动机、 用于产生表示第二被驱 动车轮的速度的第二速度信号的第二速度传感器、 和用于通过使用第一和第二速度信号随 时间的变化来计算第一和第二被驱动车轮中的每一个的加速度并通过使用作用于车辆上 的力 ( 诸如由第一和第二牵引电动机施加的转矩 ) 和车辆的质量来计算车辆的加速度的控 制装置。 控制装置还可基于第一车轮的计算的加速度和车辆的计算的加速度的比较估计是 否在第一被驱动车轮处出现不可接受的滑动， 并且， 还基于第二被驱动车轮的计算的加速度和车辆的计算的加速度的比较估计是否在第二被驱动车轮处出现不可接受的滑动。 在本 实施例中， 可能在第一和第二被驱动车轮中的一个上出现滑动而在第一和第二被驱动车轮 中的另一个上不出现滑动。
还可设想， 一旦控制装置确定在被驱动车轮处出现不可接受的滑动， 那么控制装 置可施加并控制制动器 ( 诸如与被驱动车轮相关的液压或电气控制的制动器 ) 的转矩， 以 减少滑动。并且， 可单独地或与减小向驱动被驱动车轮的相应的牵引电动机的牵引控制信 号的值同时地应用制动器。当应用制动器时， 可将其脉冲化以减少滑动。
现在参照图 8， 示出根据本发明的第二实施例配置的控制装置 300， 这里， 与图 4 实 施例中的元件相当的图 8 实施例中的元件由相同的附图标记表示。在本实施例中， 车辆控 制器 1320 可通过比较被驱动车轮 60 的测得的线速度与整个卡车 10 或主体 15 计算的线 速度利用第二滑动估计过程确定是否在被驱动车轮 50 和支撑表面之间存在不可接受的滑 动。如后面进一步讨论的那样， 可以单独地或结合上述的第一滑动估计过程使用该第二滑 动估计过程。
由编码器 42A 向电动机控制器 210 产生速度信号 ( 大小和方向 )， 该电动机控制器 210 又向车辆控制器 1320 产生相应的速度信号 ( 大小和方向 )。可以设想， 可以直接由编 码器 42A 向车辆控制器 1320 提供速度信号。通过对速度信号采样， 车辆控制器 1320 获知 被驱动车轮 50 的实际 / 测得的线速度。 当满足表示被驱动车轮 50 不可能滑动的某些卡车条件时， 诸如当牵引电动机转 矩的大小低于例如为 5Nm 的预定义值并且参见图 7 由与可操纵轮 50 相关的操纵传感器 50A 感测的可操纵轮 50 的操纵角度小于例如 20 度的预定义角度时， 车辆控制器 1320 可开始定 时器以启动第二滑动估计过程。如果满足这些条件， 那么车辆控制器 1320 可设定定时器例 如四秒的预先确定的周期， 并且在该周期期间开始第二滑动估计过程。 该周期可延长， 或者 定时器可如后面描述的那样被复位。定时器可被用于提高第二滑动估计过程的精度。
在预先确定的周期开始时， 车辆控制器 1320 假定整个卡车 10 的线速度等于被驱 动车轮 50 的线速度。由此， 在预先确定的周期开始时， 整个卡车 10 的初始线速度被设定为 等于此时的被驱动车轮线速度。 对于每个预定义周期或预先确定的周期中的剩余部分期间 的 “片刻时间” ， 车辆控制器 1320 估计车辆线速度的变化， 并且将该车辆线速度变化添加到 车辆线速度 ( 初始线速度或在先前片刻时间期间更新的线速度 )， 以确定更新的车辆线速 度。
参照图 8， 加速计 330 被设置为车辆控制器 1320 的一部分， 并且感测整个车辆 10 的线加速度 ( 大小和方向 )。加速计 330 产生表示整个车辆 10 的感测的线加速度的车辆加 速度信号 ( 大小和方向 )。在示出的实施例中， 车辆控制器 1320 在每预定义周期或 “片刻 2 时间” 上对加速度信号 ( 单位可等于 ft/s ) 采样。每个预定义周期或片刻时间可包含 .016 秒或任何其它的周期。车辆控制器 1320 将每个新加速度信号值乘以片刻周期即 .016 秒， 以得到在该周期或片刻时间期间出现的车辆线速度变化 ( 大小和方向 )。第一车辆线速度 变化被加到初始车辆线速度， 以得到第一更新的车辆线速度， 并然后将每个随后的线速度 变化添加到先前更新的车辆线速度以得到新更新的车辆线速度。
当卡车 10 沿叉子第一方向移动时， 它具有正速度， 并且当卡车 10 沿供电设备第一 方向移动时， 它具有负速度。当被驱动车轮 50 沿叉子第一方向转动时， 它具有正线速度， 并
且当被驱动车轮 50 沿供电设备第一方向转动时， 它具有负线速度。
如上所述， 通过牵引电动机 42 向被驱动车轮 50 施加的正转矩要沿叉子第一方向 在卡车 10 上施加力， 以沿叉子第一方向增加卡车 10 的速度或者在沿供电设备第一方向移 动时制动卡车 10。 通过牵引电动机 42 向被驱动车轮 50 施加的负转矩要沿供电设备第一方 向在卡车 10 上施加力， 以沿供电设备第一方向增加卡车 10 的速度或者在沿叉子第一方向 移动时制动卡车 10。
当实现第二滑动估计过程时， 车辆控制器 1320 不计算百分比滑动值。事实上， 车 辆控制器 1320 将初始或更新的整个车辆线速度与被驱动车轮线速度相比较， 以基于该比 较确定被驱动车轮滑动是否是不可接受的。具体而言， 如果 ：
1) 通过牵引电动机 42 向被驱动车轮 50 施加正转矩， 并且，
2) 被驱动车轮 50 的测得的线速度 ( 英里 / 小时 )- 车辆 10 的计算的线速度 ( 英 里 / 小时 ) ＞预定义值， 例如， 1( 英里 / 小时 )， 其中， 该速度的差值被定义为第一 Δ 滑动 速度，
那么被驱动车轮滑动被假定为是不可接受的。
作为替代方案， 如果 ：
1) 通过牵引电动机 42 向被驱动车轮 50 施加负转矩， 并且，
2) 车辆 10 的计算的线速度 ( 英里 / 小时 )- 被驱动车轮 50 的测得的线速度 ( 英 里 / 小时 ) ＞预定义值， 例如， 1( 英里 / 小时 )， 其中， 该速度的差值被定义为第二 Δ 滑动 速度，
那么被驱动车轮滑动被假定为是不可接受的。
在图 9 中， 提供以下的示例性数据曲线 ： 牵引电动机转矩 T 的曲线 ； 测得的被驱动 车轮速度 VDW 的曲线 ； 估计的整个车辆线速度 VV 的曲线 ； 由第一滑动估计过程确定的、 与被 驱动车轮滑动对应的滑动 - 时间的第一曲线 S1 ； 和由第二滑动估计过程确定的、 与被驱动 车轮滑动对应的滑动 - 时间的第二曲线 S2。
在图 9 的例子中， 在直到约 5.8 秒之前， 滑动是可接受的。在约 5.8 秒处， 转矩为 负并且车辆 10 的计算的线速度 ( 英里 / 小时 ) 减去被驱动车轮 50 的测得的线速度 ( 英里 / 小时 ) 大于 1( 英里 / 小时 )。由此， 如约 5.8 秒处的具有值 “1” 的曲线 S2 所示， 滑动被 假定为是不可接受的并在刚刚超过 6.0 秒之前保持不可接受。由于曲线 S2 在 6.6 秒处重 新具有值 “1” ， 因此， 滑动在约 6.6 秒处也被车辆控制器 1320 确定为是不可接受的。
车辆控制器 1320 可同时进行或实现第一滑动估计过程和第二滑动估计过程两 者。在图 9 的例子中， 通过第一滑动估计过程和第二滑动估计过程两者确定滑动在约 5.8 秒和约 6.6 秒处是不可接受的。但是， 只有第一滑动估计过程确定滑动在约 7.7 秒处是不 可接受的。
如上所述， 如果满足某些条件， 那么车辆控制器 1320 可开始定时器例如为四秒的 预先确定的周期， 并且在该周期期间执行第二滑动估计过程。在控制器 1320 在示出的实施 例中启动定时器之前应被满足的上述两个条件包括电动机转矩大小低于例如为 5Nm 的预 定义值， 并且可操纵轮 50 的操纵角度小于例如 20 度的预定义角度。可要求满足的第三条 件是， 第一滑动估计过程和第二滑动估计过程同时产生滑动值 “0” ， 即， 当前通过两个过程 发现滑动是可接受的。同样， 如上所述， 定时器周期可延长。例如， 如果在当前定时器周期期间车辆 10 的 计算的线速度 ( 英里 / 小时 ) 和被驱动车轮 50 的测得的线速度 ( 英里 / 小时 ) 之间的差 的绝对值＜ 0.25( 英里 / 小时 ) 并且第一滑动估计过程和第二滑动估计过程当前产生滑动 值 “0” ， 即， 当前通过两个过程发现滑动是可接受的， 那么定时器周期可被设定为等于 2 秒 长或当前定时器周期的剩余时间。
如果对于多于例如为 0.64 秒的预定义时间量第二滑动估计过程产生滑动值 “1” ， 即滑动在当前被确定为不可接受， 那么可以停止定时器。可以认为， 当卡车 10 在斜坡上操 作时， 可能对于这种延长的周期出现滑动， 但是被驱动车轮 50 实际上没有滑动。当出现这 种情况时， 通过车辆控制器 1320 设定 “斜坡标记” 为 “真实” 表示车辆 10 可在斜坡上操作。 响应计算的被驱动车轮加速度 ( 在第一滑动估计过程期间确定 ) 和计算的整个卡车加速度 ( 也在第一滑动估计过程期间确定 ) 之间的差值的大小小于预定义值从而表示卡车 10 不再 处于大于等于例如 1.2％的预先确定的斜坡的斜坡上， 车辆控制器 1320 将斜坡标记复位为 “错误” 。例如， 在示出的实施例中， 车辆控制器 1320 在 0.64 秒的周期上连续利用计算的被 驱动车轮加速度和计算的整个卡车加速度之间的差的大小。当平均差小于 .38ft/s2 从而 表示卡车 10 在具有小于 1.2％的斜坡的表面上操作上时， 斜坡标记被复位为 “错误” 。
如果满足以下的条件， 那么即使定时器当前正在运行， 车辆控制器 1320 也可在车 辆 10 的操作期间的任何时间处将定时器复位并重新开始第二滑动估计过程 ： 电动机转矩 大小低于例如为 5Nm 的预定义值， 可操纵轮 50 的操纵角度小于例如 20 度的预定义角度， 斜坡标记被设定为 “错误” 并且第一滑动估计过程和第二滑动估计过程当前均产生滑动值 “0” ， 即， 当前发现滑动是可接受的。 如果定时器没有操作， 那么第二滑动估计过程将滑动定 义为等于 “0” 。
当满足以下条件中的一个或更多个时， 车辆控制器 1320 将通过牵引控制信号减 小牵引电动机转矩。
1. 如果牵引电动机转矩方向和测得的被驱动车轮速度方向不相同， 例如， 牵引电 动机转矩为正并且被驱动车轮速度为负从而表示卡车速度的大小在减小， 那么， 如果满足 以下条件中的任一个， 则车辆控制器 1320 将减小牵引电动机转矩 ：
a. 第一滑动估计过程产生滑动值 “1” ， 计算的整个卡车加速度 ( 在第一滑动估计 过程期间确定 ) 的大小增加， 并且测得的被驱动车轮速度的绝对值小于 2 英里 / 小时或者 用于第二滑动估计过程的定时器不运行， 或者，
b. 第二滑动估计过程产生滑动值 “1” ， 并且第一或第二 Δ 滑动速度大于 2 英里 / 小时。
2. 如果牵引电动机转矩方向和测得的被驱动车轮速度方向相同从而表示卡车速 度的大小增加， 那么， 如果满足以下条件中的任一个， 则车辆控制器 1320 将减小牵引电动 机转矩 ：
a. 第一滑动估计过程产生滑动值 “1” ， 并且计算的整个卡车加速度 ( 在第一滑动 估计过程期间确定 ) 的大小增加， 或者，
b. 第二滑动估计过程产生滑动值 “1” ， 并且第一或第二 Δ 滑动速度大于 1 英里 / 小时。
当牵引控制信号大小减小时， 通过将前一牵引控制信号值乘以 0.9， 它对于每预定义周期减小。牵引控制信号以这种方式减小， 直到均不满足以上的条件 1a、 1b、 2a 和 2b。如 果均不满足以上的条件 1a、 1b、 2a 和 2b( 即， 牵引电动机转矩的大小不减小 ) 并且第一滑动 估计过程或第二滑动估计过程产生滑动值 “1” ， 那么车辆控制器 1320 将期望的牵引控制信 号限制到其当前值， 直到第一滑动估计过程和第二滑动估计过程产生滑动值 “0” 。
在某些情况下， 诸如当被驱动车轮 50 遇到油斑时， 如由大于 2 英里 / 小时的第一 或第二 Δ 滑动速度表示的那样， 被驱动车轮速度的变化可非常迅速。在这种情况下， 车辆 控制器 1320 可立即将由牵引电动机 42 向被驱动车轮 50 产生的转矩减小到非常小的值或 零达到例如 45 秒的预定义最大周期。
进一步设想根据本发明构建的车辆可包含两个或更多个牵引电动机。例如， 车辆 可包含用于驱动第一车轮的第一牵引电动机、 用于产生表示第一被驱动车轮的速度的第一 速度信号的第一速度传感器、 用于驱动第二车轮的第二牵引电动机、 用于产生表示第二被 驱动车轮的速度的第二速度信号的第二速度传感器和用于感测车辆的加速度并产生相应 的车辆加速度信号的传感器。 车辆控制器可单独地通过使用相应的第一滑动估计过程和第 二滑动估计过程控制每个第一被驱动车轮和第二被驱动车轮。
虽然示出和描述了本发明的特定的实施例， 但是， 对于本领域技术人员来说， 可以 在不背离本发明的精神和范围的条件下提出各种其它的变化和修改。因此， 要在所附的权 利要求中覆盖本发明的范围内的所有这些变化和修改。